(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子銃から出射された電子ビームをターゲットに入射させて、前記ターゲットからＸ線を放射させるＸ線発生装置であって、
前記電子銃のフィラメントが第１のフィラメントである場合には電子が放出され、且つ前記フィラメントが第２のフィラメントである場合には電子が放出されない条件で、所定の電圧を前記フィラメントに印加し、前記フィラメントから電子が放出される際に流れる所定の電流が検出された場合には前記フィラメントが前記第１のフィラメントであると判定し、前記所定の電流が検出されなかった場合には前記フィラメントが前記第２のフィラメントであると判定することを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項２】
前記フィラメントと前記ターゲットとの間に印加されるべき管電圧まで昇圧する途中において、前記所定の電圧を前記フィラメントに印加し、前記所定の電流が検出された場合には前記フィラメントが前記第１のフィラメントであると判定し、前記所定の電流が検出されなかった場合には前記フィラメントが前記第２のフィラメントであると判定することを特徴とする請求項１記載のＸ線発生装置。
【請求項３】
前記所定の電流は、前記電子銃から出射された前記電子ビームが通過する電子通路の所定の部分に流れる電流であることを特徴とする請求項１又は２記載のＸ線発生装置。
【請求項４】
前記所定の電流は、電源部から前記フィラメントに流れる管電流であることを特徴とする請求項１又は２記載のＸ線発生装置。
【請求項５】
前記所定の電流は、前記ターゲットに流れる電流であることを特徴とする請求項１又は２記載のＸ線発生装置。
【請求項６】
電子銃から出射された電子ビームをターゲットに入射させて、前記ターゲットからＸ線を放射させるＸ線発生装置において実施されるフィラメント判定方法であって、
前記電子銃のフィラメントが第１のフィラメントである場合には電子が放出され、且つ前記フィラメントが第２のフィラメントである場合には電子が放出されない条件で、所定の電圧を前記フィラメントに印加し、前記フィラメントから電子が放出される際に流れる所定の電流又は放射される所定のＸ線が検出された場合には前記フィラメントが前記第１のフィラメントであると判定し、前記所定の電流及び前記所定のＸ線が検出されなかった場合には前記フィラメントが前記第２のフィラメントであると判定することを特徴とするフィラメント判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線非破壊検査等においてＸ線源として用いられるＸ線発生装置、及びそのようなＸ線発生装置において実施されるフィラメント判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記技術分野のＸ線発生装置では、目的に応じて異なる種類のフィラメントが電子銃に取り付けられる場合がある。例えば、Ｘ線像の解像度を高くすべきときには、電子放出部材がホウ化ランタンからなるフィラメント（以下、「ＬａＢ６フィラメント」という）を使用し、Ｘ線像の高い解像度を必要としないときには、電子放出部材がタングステンからなるフィラメント（以下、「Ｗフィラメント」という）を使用する。
【０００３】
ところが、フィラメントの種類毎にＸ線発生装置における設定条件が異なるため、電子銃に取り付けられているフィラメントの種類を誤って認識し、誤った設定条件でＸ線発生装置を動作させてしまい、その結果、最適なＸ線像が得られないばかりか、最悪の場合、フィラメントが焼損するおそれがある。
【０００４】
そのような問題を解決するために、特許文献１には、フィラメントの種類毎にフィラメントの抵抗値が異なることに着目し、フィラメントに一定の電流を流したときに発生する電圧値に基づいてフィラメントの種類を判定するＸ線発生装置が記載されている。
【特許文献１】特許第３６５９５４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載のＸ線発生装置には、次のような問題がある。すなわち、フィラメントの抵抗値は、形状の違いや設置状態、或いはそれぞれの個体差等によって変化するため、元々抵抗値の差が小さいフィラメント間では（例えば、ＬａＢ６フィラメントとＷフィラメント）、フィラメントの種類を誤って判定するおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電子銃に取り付けられているフィラメントの種類を正確に判定することができるＸ線発生装置及びフィラメント判定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係るＸ線発生装置は、電子銃から出射された電子ビームをターゲットに入射させて、ターゲットからＸ線を放射させるＸ線発生装置であって、電子銃のフィラメントが第１のフィラメントである場合には電子が放出され、且つフィラメントが第２のフィラメントである場合には電子が放出されない条件で、所定の電圧をフィラメントに印加し、フィラメントから電子が放出される際に流れる所定の電流が検出された場合にはフィラメントが第１のフィラメントであると判定し、所定の電流が検出されなかった場合にはフィラメントが第２のフィラメントであると判定することを特徴とする。
【０００８】
このＸ線発生装置では、フィラメントが第１のフィラメントである場合には電子が放出され、且つフィラメントが第２のフィラメントである場合には電子が放出されない条件下で、フィラメントが第１のフィラメントであるか第２のフィラメントであるかが判定される。このように、Ｘ線発生装置の通常動作時により近い条件下でフィラメントの種類を判定することができるため、誤判定を防止して、電子銃に取り付けられているフィラメントの種類を正確に判定することが可能となる。
【０００９】
本発明に係るＸ線発生装置においては、フィラメントとターゲットとの間に印加されるべき管電圧まで昇圧する途中において、所定の電圧をフィラメントに印加し、所定の電流が検出された場合にはフィラメントが第１のフィラメントであると判定し、所定の電流が検出されなかった場合にはフィラメントが第２のフィラメントであると判定することが好ましい。これにより、実際の動作状態に到る前にフィラメントの判定を行うことができるので、迅速に且つ効率良くフィラメントの判定を行うことが可能となる。
【００１０】
本発明に係るＸ線発生装置においては、所定の電流は、電子銃から出射された電子ビームが通過する電子通路の所定の部分に流れる電流であることが好ましい。このように、電子通路に実際に放出された電子を検出することで、電子銃に取り付けられているフィラメントの種類をより精度良く判定することが可能となる。
【００１１】
本発明に係るＸ線発生装置においては、所定の電流は、電源部からフィラメントに流れる管電流であることが好ましい。このように、電子を放出させるために電源部からフィラメントに供給された電子を検出することで、電子銃に取り付けられているフィラメントの種類をより精度良く判定することが可能となる。
【００１２】
本発明に係るＸ線発生装置においては、所定の電流は、ターゲットに流れる電流であることが好ましい。このように、ターゲットに実際に到達した電子を検出することで、電子銃に取り付けられているフィラメントの種類をより精度良く判定することが可能となる。
【００１３】
また、本発明に係るフィラメント判定方法は、電子銃から出射された電子ビームをターゲットに入射させて、ターゲットからＸ線を放射させるＸ線発生装置において実施されるフィラメント判定方法であって、電子銃のフィラメントが第１のフィラメントである場合には電子が放出され、且つフィラメントが第２のフィラメントである場合には電子が放出されない条件で、所定の電圧をフィラメントに印加し、フィラメントから電子が放出される際に流れる所定の電流又は放射される所定のＸ線が検出された場合にはフィラメントが第１のフィラメントであると判定し、所定の電流及び所定のＸ線が検出されなかった場合にはフィラメントが第２のフィラメントであると判定することを特徴とする。
【００１４】
このフィラメント判定方法によれば、Ｘ線発生装置の通常動作時により近い条件下において、フィラメントから電子が放出される際に流れる所定の電流だけでなく、その際に放射される所定のＸ線の検出結果に基づいて、フィラメントの種類を判定することができるため、電子銃に取り付けられているフィラメントの種類を正確に判定することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電子銃に取り付けられているフィラメントの種類を正確に判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１７】
図１は、本発明に係るＸ線発生装置の一実施形態の構成図である。図１に示されるように、Ｘ線発生装置１は、電子銃２から出射された電子ビームＥをターゲット５に入射させて、ターゲット５から前方（電子ビームＥの進行方向前側を「前」とし、同後側を「後」とする）にＸ線を放射させる透過型Ｘ線発生装置である。Ｘ線発生装置１は、電子銃２のフィラメントＦの交換が可能な開放型と称されるＸ線管１０と、Ｘ線管１０に高電圧を印加する高圧電源部２０と、高圧電源部２０を制御するコントロールユニット３０と、コントロールユニット３０に接続された操作部としてのＰＣ（パーソナルコンピュータ）４１と、を備えている。Ｘ線管１０の前方には、Ｘ線管１０から放射されたＸ線を検出するＸ線検出装置５０が配置されている。
【００１８】
電子銃２において、フィラメントＦの前方には、フィラメントＦからターゲット５に向かって放出される電子の量（換言すれば、管電流値）を制御するグリッド電極３が配置されている。Ｘ線管１０の真空チャンバ内において、電子銃２から出射された電子ビームＥが通過する電子通路７上には、電子ビームＥを加速するアノード部４、電子ビームＥの進行方向を調整するアライメント電極６、電子ビームＥの進行方向を確認するためのアパーチャ部８、及び電子ビームＥをターゲット５に集束させる電磁コイル９が後側から順に配置されている。
【００１９】
アパーチャ部８には、電子ビームＥの入射によってアパーチャ部８に流れるアパーチャ電流を測定するアパーチャ電流測定回路４２が接続されている。電子ビームＥの進行方向は、アパーチャ電流測定回路４２によって測定されるアパーチャ電流が小さい値となるように、アライメント電極６によって調整され、電子ビームＥの進行方向がアパーチャ部８の電子通過孔の中心線（すなわち、電子通路７の中心線）と一致させられる。また、ターゲット５には、電子ビームＥの入射によってターゲット５に流れるターゲット電流を測定するターゲット電流測定回路４３が接続されている。グリッド電圧（フィラメントＦとグリッド電極３との間の電位差）やフィラメント電圧（フィラメントＦから熱電子を放出させるための電圧であって、フィラメントＦの両端の電位差）は、ターゲット電流測定回路４３によって測定されるターゲット電流が所望の値となるように、調整される。
【００２０】
高圧電源部２０は、高圧発生部２１及び電源制御部２２を有している。高圧発生部２１は、フィラメントＦに管電圧を印加する高圧回路２３、フィラメントＦにフィラメント電圧を印加するフィラメント電圧発生回路２４、及びグリッド電極３にグリッド電圧を印加するグリッド電圧発生回路２５を含んでいる。電源制御部２２は、高圧回路２３を制御する管電圧制御回路２６、フィラメント電圧発生回路２４を制御するフィラメント電圧制御回路２７、及びグリッド電圧発生回路２５を制御する管電流制御回路２８を含んでいる。また、コントロールユニット３０は、高圧電源部２０の各電圧発生回路２３〜２５が印加すべき電圧値を各制御回路２６〜２８に送信する制御部３１、及び各測定回路４２，４３によって測定された電流値をＡ／Ｄ変換して制御部３１に送信するＡ−Ｄ変換部３２を有している。
【００２１】
以上のように構成されたＸ線発生装置１においては、目的に応じて異なる種類のフィラメント（ここでは、ＬａＢ６フィラメント、電子放出部材がタンタルからなるフィラメント（以下、「Ｔａフィラメント」という）、及びＷフィラメント）を電子銃２に取り付けることが可能となっている。なお、Ｔａフィラメントは、タングステンからなる心線状の給電部材に、タンタルからなる線材状の電子放出部材が巻き回されて構成されたものである。
【００２２】
図２は、図１に示されたＸ線発生装置の電子銃に取り付けられるフィラメントのエミッション特性を示すグラフである。図２に示されるように、フィラメント電圧がＬ１であると、フィラメントＦがＬａＢ６フィラメントである場合にはフィラメントＦから電子が放出され、フィラメントＦがＴａフィラメント及びＷフィラメントである場合にはフィラメントＦから電子が放出されない。つまり、フィラメント電圧をＬ１とすると、フィラメントＦがＬａＢ６フィラメントである場合にのみ、フィラメントＦから電子ビームＥが放出され、電子ビームＥのアパーチャ部８への入射によってアパーチャ電流が流れ、このアパーチャ電流がアパーチャ電流測定回路４２を介して検出される。また、フィラメント電圧がＬ２（Ｌ１＞Ｌ２）であると、フィラメントＦがＬａＢ６フィラメント及びＴａフィラメントである場合にはフィラメントＦから電子が放出され、フィラメントＦがＷフィラメントである場合にはフィラメントＦから電子が放出されない。つまり、フィラメント電圧をＬ２とすると、フィラメントＦがＴａフィラメントである場合にのみ、フィラメントＦから電子ビームＥが放出され、電子ビームＥのアパーチャ部８への入射によってアパーチャ電流が流れ、このアパーチャ電流がアパーチャ電流測定回路４２を介して検出される。本実施形態においては、これらの特性を利用してフィラメントＦの判定を行う。
【００２３】
次に、Ｘ線発生装置１において実施されるフィラメント判定方法について、図３を参照しつつ説明する。図３は、図１に示されたＸ線発生装置において実施されるフィラメント判定方法の手順を示すフローチャートである。
【００２４】
まず、フィラメントＦの種類がＬａＢ６フィラメント、Ｔａフィラメント、Ｗフィラメントのいずれであるかが設定され（ステップＳ１１）、ウォームアップ、すなわち、Ｘ線発生装置１の使用のために、フィラメントＦとターゲット５との間に印加されるべき管電圧（以下、「通常動作時の管電圧」という）までの昇圧及びＸ線管１０内の真空排気が開始される（ステップＳ１２）。そして、通常動作時の管電圧（例えば、１００ｋＶ）まで昇圧する途中において、通常動作時よりも低い管電圧（例えば、４０ｋＶ）及び管電流（例えば、３０μＡ）が設定され、更に、フィラメント判定電圧としてフィラメント電圧Ｌ１（例えば、１Ｖ）が設定される（ステップＳ１３）。
【００２５】
そして、フィラメントＦにフィラメント電圧Ｌ１が印加された状態で、アパーチャ電流が検出されたか否かが判断され（ステップＳ１４）、アパーチャ電流（例えば、１０μＡ）が検出された場合には、ステップＳ１１で設定されたフィラメントＦの種類がＬａＢ６フィラメントであるか否かが判断される（ステップＳ１５）。その結果、設定されているフィラメントＦの種類がＬａＢ６フィラメントでない場合には、ウォームアップが停止され（ステップＳ１６）、実際に取り付けられているフィラメントＦの種類がＬａＢ６フィラメントであると判定されて、その旨が報知される（ステップＳ１７）。一方、設定されているフィラメントＦの種類がＬａＢ６フィラメントである場合には、ウォームアップが継続され（ステップＳ１８）、ウォームアップが終了すると（ステップＳ１９）、通常動作時の管電圧でＸ線発生装置１が動作させられる。
【００２６】
また、ステップＳ１４の判断の結果、アパーチャ電流が検出されなかった場合には、フィラメント判定電圧としてフィラメント電圧Ｌ２（例えば、２Ｖ）が設定される（ステップＳ２１）。そして、フィラメントＦにフィラメント電圧Ｌ２が印加された状態で、アパーチャ電流が検出されたか否かが判断され（ステップＳ２２）、アパーチャ電流（例えば、１０μＡ）が検出された場合には、ステップＳ１１で設定されたフィラメントＦの種類がＴａフィラメントであるか否かが判断される（ステップＳ２３）。その結果、設定されているフィラメントＦの種類がＴａフィラメントでない場合には、ウォームアップが停止され（ステップＳ２４）、実際に取り付けられているフィラメントＦの種類がＴａフィラメントであると判定されて、その旨が報知される（ステップＳ２５）。一方、設定されているフィラメントＦの種類がＴａフィラメントである場合には、ウォームアップが継続され（ステップＳ１８）、ウォームアップが終了すると（ステップＳ１９）、通常動作時の管電圧でＸ線発生装置１が動作させられる。
【００２７】
更に、ステップＳ２２の判断の結果、アパーチャ電流が検出されなかった場合には、ステップＳ１１で設定されたフィラメントＦの種類がＷフィラメントであるか否かが判断される（ステップＳ２６）。その結果、設定されているフィラメントＦの種類がＷフィラメントでない場合には、ウォームアップが停止され（ステップＳ２７）、実際に取り付けられているフィラメントＦの種類がＷフィラメントであると判定されて、その旨が報知される（ステップＳ２８）。一方、設定されているフィラメントＦの種類がＷフィラメントである場合には、ウォームアップが継続され（ステップＳ１８）、ウォームアップが終了すると（ステップＳ１９）、通常動作時の管電圧でＸ線発生装置１が動作させられる。
【００２８】
以上説明したように、Ｘ線発生装置１では、まず、フィラメントＦがＬａＢ６フィラメントである場合には電子が放出され、且つフィラメントＦがＴａフィラメントである場合には電子が放出されない条件下で、フィラメントＦがＬａＢ６フィラメントであるかＴａフィラメントであるかが判定される。次に、フィラメントＦがＴａフィラメントである場合には電子が放出され、且つフィラメントＦがＷフィラメントである場合には電子が放出されない条件下で、フィラメントＦがＴａフィラメントであるかＷフィラメントであるかが判定される。このように、Ｘ線発生装置１の通常動作時により近い条件下でフィラメントＦの種類を判定することができるため、誤判定を防止して、電子銃２に取り付けられているフィラメントＦの種類を正確に判定することが可能となる。
【００２９】
また、Ｘ線発生装置１では、通常動作時の管電圧まで昇圧する途中において、フィラメントＦの種類の判定が行われる。そのため、実際の動作（通常動作）状態の管電圧（本実施形態においては１００ｋＶ）に到る前（本実施形態においては４０ｋＶ時）にフィラメントＦの判定を行うことができるので、迅速に且つ効率良くフィラメントの判定を行うことが可能となる。そのため、フィラメントＦを誤った場合であっても、最初から正規のフィラメントＦを用いた場合に対して時間的に大きな遅れを取ることなく、通常動作させることができる。
【００３０】
また、Ｘ線発生装置１では、電子銃２から出射された電子ビームＥが通過する電子通路７の所定の部分であるアパーチャ部８に流れるアパーチャ電流に基づいて、フィラメントＦの種類の判定が行われる。このように、電子通路７に実際に放出された電子を検出することで、電子銃２に取り付けられているフィラメントＦの種類を精度良く判定することが可能となっている。
【００３１】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
【００３２】
例えば、上記実施形態では、電子銃２から出射された電子ビームＥが通過する電子通路７の所定の部分であるアパーチャ部８に流れるアパーチャ電流を検出することによりフィラメントＦの種類を判定したが、これに限定されない。高圧電源部２０からフィラメントＦに流れる管電流を検出することにより（すなわち、電子を放出させるために高圧電源部２０からフィラメントＦに供給された電子量を検出することにより）、フィラメントＦの種類を判定してもよい。また、ターゲット５に流れる電流を検出することにより（すなわち、ターゲット５に実際に到達した電子を検出することにより）、フィラメントＦの種類を判定してもよい。更に、フィラメントＦから電子が放出される際にＸ線発生装置１から放射されるＸ線を例えばＸ線検出装置５０で検出することによりフィラメントＦの種類を判定してもよい。これらの場合にも、電子銃２に取り付けられているフィラメントＦの種類を精度良く判定することができる。なお、アパーチャ部８以外の電子通路７の所定の部分に流れる電流を検出することによりフィラメントＦの種類を判定してもよい。また、上記実施形態においては、フィラメント電圧Ｌ１，Ｌ２（Ｌ１＜Ｌ２）をＬ１，Ｌ２の順番で使用したが、逆にＬ２，Ｌ１の順番でも判定することができる。また、上記実施形態においては、透過型Ｘ線発生装置であったが、電子ビームＥの入射方向とは異なる方向へＸ線を取り出す反射型Ｘ線発生装置でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係るＸ線発生装置の一実施形態の構成図である。
【図２】図１に示されたＸ線発生装置の電子銃に取り付けられるフィラメントのエミッション特性を示すグラフである。
【図３】図１に示されたＸ線発生装置において実施されるフィラメント判定方法の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３４】
１…Ｘ線発生装置、２…電子銃、５…ターゲット、７…電子通路、２０…高圧電源部、Ｆ…フィラメント、Ｅ…電子ビーム。
【図１】
0005237002.tif 000002
【図２】
0005237002.tif 000003
【図３】
0005237002.tif 000004